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近日，浙江大学农业与生物技术学院赵晓波研究员团队在国际著名期刊Advanced Science发表了题为RNA polymerase RPOTp is involved in C-to-U RNA editing at multiple sites in Arabidopsis chloroplasts的研究论文，揭示了细胞核编码叶绿体靶向的RNA聚合酶RPOTp参与了叶绿体内多个RNA编辑位点编辑效率的调控。
叶绿体作为进行光合作用的半自主细胞器，具有自身基因组。叶绿体基因组编码的基因的转录依赖于叶绿体编码和细胞核编码的两类RNA聚合酶。RPOTp作为细胞核编码叶绿体靶向的RNA聚合酶，在叶绿体基因转录成RNA的过程中起着重要作用。RNA编辑是一种通过核苷酸的插入、缺失或替换对转录后RNA分子进行修饰加工，使成熟RNA中核苷酸序列和基因组DNA序列之间不相匹配，从而导致遗传信息发生改变的过程。开花植物中的RNA编辑发生在叶绿体和线粒体基因组编码RNA中，主要通过细胞核编码的多个RNA编辑因子组成的RNA编辑复合体来进行。
在这项研究中，赵晓波团队发现RPOTp除了在叶绿体基因转录中发挥功能外，在RNA编辑效率调控中也起着重要作用。RPOTp功能的缺失导致了拟南芥叶绿体内9个RNA编辑位点编辑效率的改变，其中rpoC1-488、rps12-i-58和ycf3-43350位点的编辑效率显著上升，ndhB-467、ndhB-836、ndhD-2、ndhD-878、ndhF-290和ndhG-50位点的编辑效率明显下降。
图1. 与野生型Col-0相比，RPOTp功能缺失的sca3-2突变体内9个位点的叶绿体RNA编辑效率发生了显著改变以及互补家系（sca3-2/com1）的互补结果。
该研究同时揭示了叶绿体RNA的转录水平和编辑效率之间没有直接相关性。进一步研究表明RPOTp能直接与叶绿体RNA编辑复合体中的MORF2、MORF8、MORF9和ORRM1等多位点RNA编辑因子发生相互作用，继而影响了MORF2、MORF8和MORF9蛋白的二聚化来参与RNA编辑效率的调控。这项研究解析了RPOTp在叶绿体RNA编辑效率调控中的新功能和叶绿体RNA编辑调控的新机制，对揭示RNA编辑发生的分子机理，加深对遗传信息修饰和叶绿体基因表达调控的理解等方面具有重要的理论意义。
图2. RPOTp通过与叶绿体RNA编辑复合体中的多位点RNA编辑因子互作，影响MORF蛋白的二聚化，进而参与RNA编辑效率调控的模式图。
浙江大学原子核农业科学研究所的博士研究生Nadia Ahmed Ali为论文第一作者，赵晓波研究员为通讯作者，吴殿星教授，研究生宋文健、张雅怡、邢佳妮、苏柯星、孙醒醒、孙羽佳和江一舟参与了本文研究。此项研究工作得到了国家自然科学基金面上、海外优青项目和浙江大学“百人计划”研究员科研启动经费的资助。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202405131
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